JP5298421B2 - Charged particle irradiation apparatus and charged particle control method - Google Patents

Charged particle irradiation apparatus and charged particle control method Download PDF

Info

Publication number
JP5298421B2
JP5298421B2 JP2006320764A JP2006320764A JP5298421B2 JP 5298421 B2 JP5298421 B2 JP 5298421B2 JP 2006320764 A JP2006320764 A JP 2006320764A JP 2006320764 A JP2006320764 A JP 2006320764A JP 5298421 B2 JP5298421 B2 JP 5298421B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grid
charged particle
acceleration
divided
grids
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006320764A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007250523A (en
Inventor
佑介 長田
忠久 塩野
裕 矢部
伊藤  誠
Original Assignee
株式会社昭和真空
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社昭和真空 filed Critical 株式会社昭和真空
Priority to JP2006320764A priority Critical patent/JP5298421B2/en
Publication of JP2007250523A publication Critical patent/JP2007250523A/en
Priority to US11/946,170 priority patent/US7626180B2/en
Priority to KR1020070122184A priority patent/KR20080048433A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5298421B2 publication Critical patent/JP5298421B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

本発明は、イオン等の荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置に関し、特に、複数の荷電粒子ビームを独立して制御可能な荷電粒子照射装置及び方法に関する。   The present invention relates to a charged particle irradiation apparatus that irradiates charged particles such as ions, and more particularly to a charged particle irradiation apparatus and method capable of independently controlling a plurality of charged particle beams.

代表的な圧電素子である水晶振動子の共振周波数は、水晶片の厚みとその表面に形成された金属電極の膜厚によって決定される。従来においては、水晶振動子の所望の共振周波数を得るために、i)水晶片を規定の厚みで切り出し、ii)表面を研磨し、その表面にスパッタ蒸着等によってベースとなる金属膜電極を形成し、iii)共振周波数を測定しながら、金属電極膜の厚みを調整する、といった処理を行っている。金属電極膜の厚みを調整する方法として、イオンガンからイオンビームを照射して、金属電極膜をエッチングして薄くする方法が知られている。イオンビームエッチングによる周波数調整手法は、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されている。   The resonance frequency of a crystal resonator, which is a typical piezoelectric element, is determined by the thickness of the crystal piece and the thickness of the metal electrode formed on the surface thereof. Conventionally, in order to obtain a desired resonance frequency of a crystal resonator, i) a crystal piece is cut out with a specified thickness, ii) the surface is polished, and a metal film electrode serving as a base is formed on the surface by sputtering deposition or the like. Iii) A process of adjusting the thickness of the metal electrode film while measuring the resonance frequency is performed. As a method for adjusting the thickness of the metal electrode film, a method is known in which an ion beam is irradiated from an ion gun and the metal electrode film is etched and thinned. For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose a frequency adjustment method using ion beam etching.

従来の周波数調整用のイオンガンは、図12に示されるように、本体811と、アノード812と、フィラメント813と、ガス導入部814と、遮蔽グリッド815と、加速グリッド816と、複数の直流電源と、で構成される。   As shown in FIG. 12, the conventional ion gun for frequency adjustment includes a main body 811, an anode 812, a filament 813, a gas introduction part 814, a shielding grid 815, an acceleration grid 816, a plurality of DC power supplies, , Composed of.

このような構成により、ガス導入部814から、放電用ガスとして例えばArガスを本体811内に導入し、フィラメント813を通電加熱し、フィラメント813とアノード812との間の直流熱陰極放電によってArプラズマを生成し、高圧電源によって加速グリッド816に高電圧を印加することによって、イオンを加速する向きに電位勾配を生成し、Arの正イオンを引き出しイオンビームとして出射し、載置台822に載置された水晶振動子821に照射する。   With such a configuration, Ar gas, for example, is introduced into the main body 811 as a discharge gas from the gas introduction unit 814, the filament 813 is energized and heated, and Ar plasma is generated by direct current hot cathode discharge between the filament 813 and the anode 812. And a high voltage is applied to the acceleration grid 816 by a high-voltage power source to generate a potential gradient in the direction of accelerating ions, and Ar positive ions are extracted as an ion beam and placed on the mounting table 822. Irradiate the crystal resonator 821.

遮蔽グリッド815と加速グリッド816には、複数のビーム孔(引き出し口)からなるビーム孔群が形成される。図13に示すようなパターンで1群のビーム孔群を形成した場合、図14に示すように、中心が一番強く、そこから周辺に向かって徐々に弱くなるようなイオン電流密度分布を有する1つのイオンビームが形成される。図14はエッチング対象である基板位置におけるイオン電流密度を示し、イオンガンの中心と対向する位置を原点として原点からの距離を表す。   The shielding grid 815 and the acceleration grid 816 are formed with a beam hole group including a plurality of beam holes (drawing ports). When one group of beam hole groups is formed in a pattern as shown in FIG. 13, as shown in FIG. 14, the ion current density distribution is such that the center is the strongest and gradually decreases from there to the periphery. One ion beam is formed. FIG. 14 shows the ion current density at the substrate position to be etched, and represents the distance from the origin with the position facing the center of the ion gun as the origin.

近時、装置の省スペース化、処理時間の短縮をねらいとして、1つのイオンガンから図17に示すようなイオン電流密度分布を有する複数のイオンビームを複数の圧電素子に照射することにより、一度に複数の水晶振動子を処理することが行われている。図17はエッチング対象である基板位置におけるイオン電流密度を示し、イオンガンの中心と対向する位置を原点として原点からの距離を表す。   Recently, with the aim of saving the space of the apparatus and shortening the processing time, a plurality of ion beams having an ion current density distribution as shown in FIG. Processing a plurality of crystal resonators has been performed. FIG. 17 shows the ion current density at the substrate position to be etched, and represents the distance from the origin with the position facing the center of the ion gun as the origin.

複数のイオンビームを照射するイオンガンの基本構成は、図15に示すように、図12に示す1イオンビーム用のイオンガンと同一である。ただし、複数のイオンビームを生成するため、図16に示すように、複数のビーム孔群(図では、2群)が形成された遮蔽グリッド815と加速グリッド816とが配置される。
特開2000‐323442号公報 特開2003‐298374号公報
As shown in FIG. 15, the basic configuration of an ion gun that irradiates a plurality of ion beams is the same as the ion gun for one ion beam shown in FIG. However, in order to generate a plurality of ion beams, as shown in FIG. 16, a shielding grid 815 and an acceleration grid 816 in which a plurality of beam hole groups (two groups in the figure) are formed are arranged.
JP 2000-323442 A JP 2003-298374 A

周波数調整にかかる時間は目標周波数に対する水晶振動子の周波数の偏差によって決まり、調整対象の水晶振動子821毎に異なる。このため、2つの水晶振動子821を並行して調整する場合には、周波数調整は別々のタイミングで終了する。このため、先に周波数調整が終わった水晶振動子821の電極にビームが当たらないようにしなければならない。しかし、従来では、一方のイオンビームのみを停止させる等の制御ができない。このため、機械シャッター823を配置し、機械シャッター823により、調整が終了した水晶振動子821へのイオンビームを遮断している。   The time required for frequency adjustment is determined by the deviation of the frequency of the crystal resonator with respect to the target frequency, and is different for each crystal resonator 821 to be adjusted. For this reason, when the two crystal resonators 821 are adjusted in parallel, the frequency adjustment is completed at different timings. For this reason, it is necessary to prevent the beam from hitting the electrode of the crystal resonator 821 whose frequency has been adjusted first. However, conventionally, control such as stopping only one of the ion beams cannot be performed. For this reason, a mechanical shutter 823 is arranged, and the ion beam to the crystal resonator 821 that has been adjusted is blocked by the mechanical shutter 823.

しかしこのような構成では、遮断されたイオンビームにより機械シャッター223がスパッタされ、パーティクルとして真空槽内に堆積し、シャッターが消耗しそれらの定期的な交換作業や、パーティクルを除去する作業が必要となるのでオペレーターの手を煩わせていた。   However, in such a configuration, the mechanical shutter 223 is sputtered by the blocked ion beam and accumulates as particles in the vacuum chamber, and the shutter is consumed, and it is necessary to periodically replace them and to remove the particles. So it was bothering the hands of the operator.

また、槽内を浮遊するパーティクルが素子に付着することにより、水晶振動子の品質低下を招いていた。   In addition, the quality of the crystal unit has been lowered by the particles floating in the tank adhering to the element.

同様の問題は、水晶振動子の金属電極をイオンビームにより研磨する場合に限らず、複数の荷電粒子ビームを用いて、処理対象物を加工する場合に共通に発生する。   The same problem occurs not only when the metal electrode of the crystal unit is polished by an ion beam but also when a processing object is processed using a plurality of charged particle beams.

また、従来の構成では、複数のイオンビームの強度は共通であり、バリエーションに富んだ加工が困難であった。   Further, in the conventional configuration, the intensity of the plurality of ion beams is common, and it is difficult to perform processing with many variations.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の荷電粒子ビームを独立して制御可能とすることを目的とする。
また、本発明は、操作及びメンテナンスが容易な荷電粒子ビーム照射装置を提供することを他の目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to enable control of a plurality of charged particle beams independently.
Another object of the present invention is to provide a charged particle beam irradiation apparatus that is easy to operate and maintain.

上記目的を達成するため、この発明の荷電粒子照射装置は、
荷電粒子を生成する荷電粒子生成手段と、
前記荷電粒子生成手段で生成された荷電粒子を引き出して荷電粒子ビームを出力する複数の分割加速グリッドを有する加速グリッドと、
前記加速グリッドと前記荷電粒子生成手段との間に配置された遮蔽グリッドと、
前記加速グリッドの前記荷電粒子ビームが出力される側に配置され、前記分割加速グリッド間に生ずる電界を遮蔽するための導電性の減速グリッドと、
記分割加速グリッドの電位を個々に制御することにより、対応する荷電粒子ビームの強度を独立に制御する制御手段と、
を備え
前記分割加速グリッドは、それぞれ板状であり、
前記分割加速グリッドには、それぞれに複数のビーム孔からなるビーム孔群が形成されており、前記分割加速グリッドはそれぞれ独立して電圧が印加されており、各前記分割加速グリッドは、全体がそれぞれ所定の電位とされることを特徴とする
In order to achieve the above object, the charged particle irradiation apparatus of the present invention comprises:
Charged particle generating means for generating charged particles;
An acceleration grid having a plurality of divided acceleration grids for extracting the charged particles generated by the charged particle generation means and outputting a charged particle beam;
A shielding grid disposed between the acceleration grid and the charged particle generating means;
A conductive decelerating grid disposed on a side of the accelerating grid from which the charged particle beam is output and shielding an electric field generated between the divided accelerating grids;
By controlling the potential before Symbol dividing acceleration grids individually, and control means for controlling the intensity of the corresponding charged particle beam independently,
Equipped with a,
Each of the divided acceleration grids is plate-shaped,
Each of the divided acceleration grids is formed with a group of beam holes each composed of a plurality of beam holes, and each of the divided acceleration grids is independently applied with a voltage. It is a predetermined potential, characterized in Rukoto.

前記遮蔽グリッドに複数のビーム孔からなるビーム孔群が形成され、前記分割加速グリッドに形成された少なくとも一つの前記ビーム孔の面積が、前記遮蔽グリッドに形成された対応する前記ビーム孔の面積より小さくてもよい。 Said beam hole group comprising a plurality of beams holes screen grid is formed, the area of at least one of said beam apertures formed in the divided acceleration grid, than the area of said beam holes corresponding formed in the screen grid It may be small.

分割加速グリッドの少なくとも一つの前記ビーム孔の面積が、前記遮蔽グリッドの対応する前記ビーム孔の面積の0.2〜0.8倍に形成されてもよい。 Area of at least one of said beam hole before Symbol dividing acceleration grid may be formed in 0.2 to 0.8 times the area of the corresponding beam apertures of the screen grid.

前記制御手段は、例えば、前記分割加速グリッドを独立してフローティング電位に制御することにより、対応する荷電粒子ビームを遮断する。   The control means blocks the corresponding charged particle beam, for example, by independently controlling the divided acceleration grid to a floating potential.

前記制御手段は、例えば、各前記分割加速グリッドと電源との間に個々に設置されたスイッチ回路と、前記スイッチ回路を個別にオン・オフする手段とから構成される。   The control means includes, for example, switch circuits individually installed between each of the divided acceleration grids and a power supply, and means for individually turning on / off the switch circuits.

前記減速グリッドは真空槽と同電位に設定される。   The deceleration grid is set to the same potential as the vacuum chamber.

前記荷電粒子ビームを照射して加工する被加工物を配置する手段を配置してもよい。この場合、前記分割加速グリッドに配される前記ビーム孔群どうしの間隔は、前記配置手段により配置された被加工物どうしの配置間隔に対し0.5倍〜1.0倍に形成されてもよい。
複数の前記分割加速グリッドによって、全体で荷電粒子射出面を覆い、又は複数の前記分割加速グリッドは、全体で該荷電粒子射出面に相当する面積を有してもよい
A means for arranging a workpiece to be processed by irradiation with the charged particle beam may be provided. In this case, the interval between the beam hole groups arranged in the divided acceleration grid may be 0.5 to 1.0 times the arrangement interval between the workpieces arranged by the arrangement means. Good.
The plurality of divided acceleration grids may cover the charged particle emission surface as a whole, or the plurality of divided acceleration grids may have an area corresponding to the charged particle emission surface as a whole .

上記構成の荷電粒子照射装置から構成されるイオンガンと、圧電デバイスを複数個配置する配置手段と、前記配置手段により配置された複数の圧電デバイスの共振周波数を判別する共振周波数判別手段と、から、前記共振周波数判別手段により前記配置手段により配置された複数の該圧電デバイスの共振周波数をモニタしながら、並行して該複数の該圧電デバイスにイオンビームを照射して各圧電デバイスの少なくとも一部をエッチングすることにより複数の該圧電デバイスの共振周波数を調整する周波数調整装置を構成してもよい。   From an ion gun composed of the charged particle irradiation apparatus having the above configuration, an arrangement means for arranging a plurality of piezoelectric devices, and a resonance frequency discrimination means for discriminating the resonance frequencies of the plurality of piezoelectric devices arranged by the arrangement means, At least a part of each piezoelectric device is irradiated by irradiating the plurality of piezoelectric devices with an ion beam in parallel while monitoring the resonance frequency of the plurality of piezoelectric devices arranged by the arranging means by the resonance frequency determining means. You may comprise the frequency adjustment apparatus which adjusts the resonant frequency of several this piezoelectric device by etching.

また、この発明に係る荷電粒子の制御方法は、
所定の容器にプラズマを生成し、
該プラズマに隣接して複数の分割加速グリッドを有する加速グリッドを配置し、
前記加速グリッドと前記荷電粒子生成手段との間に配置された遮蔽グリッドを配置し、
前記加速グリッドの前記荷電粒子ビームが出力される側に配置され、前記分割加速グリッド間に生ずる電界を遮蔽するための導電性の減速グリッドを配置し、
各前記分割加速グリッドに、電圧を印加して荷電粒子を引き出す方向に電圧勾配を形成して、前記プラズマ中の荷電粒子を射出させ、
各前記分割加速グリッドの電圧を独立して制御することにより、射出させた荷電粒子の電流密度分布を制御し、
前記分割加速グリッドは、それぞれ板状とし、
前記分割加速グリッドには、それぞれに複数のビーム孔からなるビーム孔群を形成し、
前記分割加速グリッドはそれぞれ独立して電圧が印加されており、各前記分割加速グリッドの全体をそれぞれ所定の電位とすることを特徴とする。
複数の前記分割加速グリッドによって、全体で荷電粒子射出面を覆い、又は複数の前記分割加速グリッドは、全体で該荷電粒子射出面に相当する面積を有してもよい
In addition, the charged particle control method according to the present invention includes:
Generate plasma in a given container,
Arranging an acceleration grid having a plurality of divided acceleration grids adjacent to the plasma;
Arranging a shielding grid arranged between the acceleration grid and the charged particle generating means;
A conductive decelerating grid disposed on the side of the accelerating grid where the charged particle beam is output and shielding an electric field generated between the divided accelerating grids;
A voltage gradient is formed in a direction in which charged particles are extracted by applying a voltage to each of the divided acceleration grids, and charged particles in the plasma are ejected,
By controlling the voltage of each of the divided acceleration grids independently, the current density distribution of the injected charged particles is controlled,
Each of the divided acceleration grids has a plate shape,
A beam hole group consisting of a plurality of beam holes is formed in each of the divided acceleration grids,
A voltage is independently applied to each of the divided acceleration grids, and each of the divided acceleration grids has a predetermined potential.
The plurality of divided acceleration grids may cover the charged particle emission surface as a whole, or the plurality of divided acceleration grids may have an area corresponding to the charged particle emission surface as a whole .

本発明によれば、分割された各加速グリッドに与える電圧を制御することにより荷電粒子ビームを制御できる。   According to the present invention, the charged particle beam can be controlled by controlling the voltage applied to each of the divided acceleration grids.

以下、本発明の各実施の形態に係る荷電粒子照射装置を、水晶振動子の金属電極をエッチングすることにより共振周波数を調整する周波数調整装置に適用した場合を例に説明する。   Hereinafter, a case where the charged particle irradiation apparatus according to each embodiment of the present invention is applied to a frequency adjustment apparatus that adjusts a resonance frequency by etching a metal electrode of a crystal resonator will be described as an example.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る周波数調整装置を図1及び図2に示す。この周波数調整装置は、図示するように、イオンガン11と、加工対象の水晶振動子を載置する載置部12と、水晶振動子の共振周波数を検出する共振周波数測定部13と、制御部14と、シャッター15から構成される。
(First embodiment)
A frequency adjustment device according to a first embodiment of the present invention is shown in FIGS. As shown in the figure, the frequency adjusting device includes an ion gun 11, a mounting unit 12 that mounts a crystal resonator to be processed, a resonance frequency measuring unit 13 that detects a resonance frequency of the crystal resonator, and a control unit 14. And the shutter 15.

イオンガン11は、2つのイオンビームIaとIbを生成する装置であり、本体(チャンバ)111と、アノード(電極)112と、フィラメント113と、ガス導入部114と、遮蔽グリッド115と、加速グリッド116(116a,116b)と、減速グリッド117と、フィラメント電源131、放電電源132,ビーム電源133、加速電源134,ニュートラライザ125,加速制御スイッチ121a,121b、ビームスイッチ122,123、を備える。   The ion gun 11 is a device that generates two ion beams Ia and Ib, and includes a main body (chamber) 111, an anode (electrode) 112, a filament 113, a gas introduction part 114, a shielding grid 115, and an acceleration grid 116. (116a, 116b), a deceleration grid 117, a filament power supply 131, a discharge power supply 132, a beam power supply 133, an acceleration power supply 134, a neutralizer 125, acceleration control switches 121a, 121b, and beam switches 122, 123.

本体111は、表面がコートされた円筒状の金属筐体などから構成され、処理空間を定義する。本体111はフィラメント電源131の負極と同電位に維持されている。
アノード112は、本体111の側壁に近接して円筒帯状に配置され、直流放電の陽極として機能する。
フィラメント113は、直流放電の熱陰極を構成する。
ガス導入部114は、Ar等の放電ガスを本体111内に導入する。
The main body 111 is composed of a cylindrical metal casing whose surface is coated and defines a processing space. The main body 111 is maintained at the same potential as the negative electrode of the filament power supply 131.
The anode 112 is disposed in the shape of a cylindrical band in the vicinity of the side wall of the main body 111 and functions as an anode for DC discharge.
The filament 113 constitutes a hot cathode for DC discharge.
The gas introduction unit 114 introduces a discharge gas such as Ar into the main body 111.

遮蔽グリッド115は、本体111のイオン射出面に配置され、ビーム孔(ビーム引き出し孔)部分を除いてイオンをチャンバ内に封じ込める。イオンガン11は、2ビームを出力するものであり、そのグリッドパターンは、図3(a)に示すような、2ビーム用の構成を有する。このグリッドパターンは、距離dをおいて、ビーム孔211のビーム孔群21が2つ形成された構成を有する。   The shielding grid 115 is disposed on the ion emission surface of the main body 111 and encloses ions in the chamber except for a beam hole (beam extraction hole) portion. The ion gun 11 outputs two beams, and the grid pattern has a configuration for two beams as shown in FIG. This grid pattern has a configuration in which two beam hole groups 21 of the beam holes 211 are formed at a distance d.

加速グリッド116は、本体111のイオン射出面に遮蔽グリッド115から所定距離離間してほぼ平行に配置されている。加速グリッド116は、図3(b)に示すように、円板が2分割された形状を有する。換言すれば、加速グリッド116は、半円板状の加速グリッド116aと116bが2枚組み合わされた構造を有する。なお、以下、分割された加速グリッド116aと116b全体を総称して、加速グリッド116と呼び,半円板状の個々のグリッドを、分割加速グリッド116a、116bと呼ぶこととする。   The acceleration grid 116 is disposed substantially parallel to the ion emission surface of the main body 111 at a predetermined distance from the shielding grid 115. As shown in FIG. 3B, the acceleration grid 116 has a shape in which a disk is divided into two. In other words, the acceleration grid 116 has a structure in which two semi-disc-shaped acceleration grids 116a and 116b are combined. Hereinafter, the entire divided acceleration grids 116a and 116b are collectively referred to as an acceleration grid 116, and individual semi-disc-shaped grids are referred to as divided acceleration grids 116a and 116b.

加速グリッド116には、図3(b)に示すように、遮蔽グリッド115に形成されたビーム孔211と重なる位置にビーム孔212が形成されている。1つの分割加速グリッド116a、116bに1ビーム出力用のビーム孔群が配置される。   As shown in FIG. 3B, beam holes 212 are formed in the acceleration grid 116 at positions that overlap the beam holes 211 formed in the shielding grid 115. A beam hole group for one beam output is arranged in one divided acceleration grid 116a, 116b.

減速グリッド117は、本体111のイオン射出面に加速グリッド116に近接してかつ離間してほぼ平行に配置されている。減速グリッド117は、図3(a)に示すように、遮蔽グリッド115と同一の構成を有する。減速グリッド117は、アースに接続されている。分割加速グリッド116aと分割加速グリッド116bとの間の電位差により両分割加速グリッド間に生ずる空間の電界(イオンビーム直交方向の電界)を遮蔽し、分割加速グリッド116aと116b間の相互作用を減ずる機能を有する。   The decelerating grid 117 is disposed on the ion emission surface of the main body 111 close to and away from the accelerating grid 116 and substantially in parallel. The deceleration grid 117 has the same configuration as the shielding grid 115, as shown in FIG. The deceleration grid 117 is connected to the ground. The function of shielding the electric field in the space (the electric field in the direction orthogonal to the ion beam) generated between the two divided acceleration grids by the potential difference between the divided acceleration grids 116a and 116b, and reducing the interaction between the divided acceleration grids 116a and 116b. Have

図3(c)に示すように、遮蔽グリッド115,加速グリッド116,減速グリッド117のビーム孔は、その位置が重なるように形成及び配置されている。   As shown in FIG. 3C, the beam holes of the shielding grid 115, the acceleration grid 116, and the deceleration grid 117 are formed and arranged so that their positions overlap.

図1,図2において、加速制御スイッチ121aは、加速電源134の負極と分割加速グリッド116aとの間に接続され、制御部14からの制御信号によりオン・オフする。加速制御スイッチ121bは、加速電源134の負極と分割加速グリッド116bとの間に接続され、制御部14からの制御信号によりオン・オフする。   1 and 2, the acceleration control switch 121a is connected between the negative electrode of the acceleration power supply 134 and the divided acceleration grid 116a, and is turned on / off by a control signal from the control unit 14. The acceleration control switch 121b is connected between the negative electrode of the acceleration power supply 134 and the divided acceleration grid 116b, and is turned on / off by a control signal from the control unit 14.

また、ビームスイッチ122と123とは、アノード112と加速グリッド116との間に電位差を与える。   The beam switches 122 and 123 give a potential difference between the anode 112 and the acceleration grid 116.

フィラメント電源131は、直流電源から構成され、フィラメント113に通電してこれを加熱する。
放電電源132は、アノード112と、本体111及びフィラメント電源131との間に放電用の直流電圧を印加する。
ビーム電源133は、イオンビーム照射時に、本体111内のプラズマの電圧を高める。
加速電源134は、分割加速グリッド116aと116bに負電圧を印加する。
The filament power supply 131 is composed of a DC power supply, and energizes the filament 113 to heat it.
The discharge power supply 132 applies a DC voltage for discharge between the anode 112, the main body 111 and the filament power supply 131.
The beam power supply 133 increases the voltage of the plasma in the main body 111 during ion beam irradiation.
The acceleration power supply 134 applies a negative voltage to the divided acceleration grids 116a and 116b.

ニュートラライザ125は、イオンビームIaとIbに電子を供給しイオンの持つ電荷の中和を行い、圧電デバイスへの電荷のチャージを防ぐ。   The neutralizer 125 supplies electrons to the ion beams Ia and Ib to neutralize the charge of the ions and prevent the charge of the piezoelectric device from being charged.

図1に示す載置部12は、加工対象の2つの水晶振動子201aと201bとを一定距離離間して配置する。
共振周波数測定部13は、載置部12に載置された水晶振動子201aと201bに接続され、その共振周波数を測定する。
The placement unit 12 shown in FIG. 1 arranges two crystal resonators 201a and 201b to be processed with a predetermined distance therebetween.
The resonance frequency measuring unit 13 is connected to the crystal resonators 201a and 201b mounted on the mounting unit 12, and measures the resonance frequency.

制御部14は、マイクロプロセッサまたはシーケンサー等から構成され、各部の動作を制御する。特に本実施の形態においては、共振周波数測定部13からの検出結果に従って、加速制御スイッチ121aと121bをオン・オフ制御する。また、シャッター15を開閉制御する。制御部14を共振周波数測定部13に組み込む構成とすることも可能である。   The control unit 14 includes a microprocessor, a sequencer, or the like, and controls the operation of each unit. In particular, in the present embodiment, the acceleration control switches 121a and 121b are on / off controlled in accordance with the detection result from the resonance frequency measurement unit 13. In addition, the shutter 15 is controlled to open and close. It is also possible to adopt a configuration in which the control unit 14 is incorporated in the resonance frequency measurement unit 13.

シャッター15は、水晶振動子201aの前に配置されたシャッター15aと、水晶振動子201bの前に配置されたシャッター15bとを備え、それぞれ、イオンビームIaとIbを遮蔽する。   The shutter 15 includes a shutter 15a disposed in front of the crystal resonator 201a and a shutter 15b disposed in front of the crystal resonator 201b, and shields the ion beams Ia and Ib, respectively.

なお、図1及び図2に示す各部は、真空槽内に配置されている。   1 and FIG. 2 are arranged in a vacuum chamber.

次に、上記構成の周波数調整装置の動作を説明する。
まず、載置部12に、加工対象の水晶振動子201a、201bを載置し、真空槽内を減圧する。
Next, the operation of the frequency adjustment apparatus having the above configuration will be described.
First, the crystal resonators 201a and 201b to be processed are placed on the placement unit 12, and the inside of the vacuum chamber is decompressed.

ガス導入部114から、放電用ガスとして例えばArガスを本体111内に導入し、フィラメント電源131からフィラメント113に通電して加熱し、さらに、フィラメント113とアノード112との間に直流電圧を印加することにより、直流熱陰極放電をおこし、Arプラズマを生成する。   For example, Ar gas is introduced into the main body 111 as a discharge gas from the gas introduction unit 114, the filament 113 is energized and heated by the filament power supply 131, and a DC voltage is applied between the filament 113 and the anode 112. As a result, a direct current hot cathode discharge is performed to generate Ar plasma.

続いて、ビームスイッチ122と123とをオンして(この時点では、加速制御スイッチ121aと121bとはオン状態にある)、アノード112と加速グリッド116間に高電圧を印加する。これにより、本体111内のプラズマにより生成されたイオンを加速する向きに電位勾配を生成し、Arの正イオンを引き出しビーム孔よりイオンビームIa、Ibとして出射する。   Subsequently, the beam switches 122 and 123 are turned on (at this time, the acceleration control switches 121a and 121b are in the on state), and a high voltage is applied between the anode 112 and the acceleration grid 116. As a result, a potential gradient is generated in the direction of accelerating the ions generated by the plasma in the main body 111, and Ar positive ions are extracted as ion beams Ia and Ib from the extraction beam hole.

照射された2本のイオンビームIaとIbにより、載置部12に載置された第1の水晶振動子201a上に形成された金属電極と第2の水晶振動子201b上に形成された金属電極とをエッチングし、それぞれの共振周波数を調整する。   A metal electrode formed on the first crystal resonator 201a mounted on the mounting portion 12 and a metal formed on the second crystal resonator 201b by the two irradiated ion beams Ia and Ib. The electrodes are etched and the respective resonance frequencies are adjusted.

この間、共振周波数測定回路13は、各第1の水晶振動子と第2の水晶振動子の共振周波数をそれぞれ測定し、測定結果を制御部14に出力する。   During this time, the resonance frequency measurement circuit 13 measures the resonance frequency of each of the first crystal resonator and the second crystal resonator, and outputs the measurement result to the control unit 14.

制御部14は、加工処理開始後、図4に示す処理を繰り返す。なお、図4では、理解を容易にするため、第1の水晶振動子201aに関する制御と、第2の水晶振動子201bに関する制御を順番に実施しているが、両制御は並行して行うことが望ましい。   The control part 14 repeats the process shown in FIG. 4 after a process process start. In FIG. 4, in order to facilitate understanding, the control related to the first crystal resonator 201a and the control related to the second crystal resonator 201b are sequentially performed. However, both controls are performed in parallel. Is desirable.

まず、第1の水晶振動子201aに関する周波数調整が終了したか否かを判別する(ステップS11)。当初は、加速制御スイッチ121aを開き機械シャッター15aを閉じておく。周波数調整が終了していなければ(ステップS11;NO)、加速制御スイッチ121aを閉じ(ステップS12)、機械シャッター15aを開いて(ステップS13)、水晶振動子201aの周波数調整を開始する。共振周波数測定部13が検出した第1の水晶振動子201aの共振周波数が目標周波数に一致したか否かを判別する(ステップS14)。   First, it is determined whether or not the frequency adjustment relating to the first crystal resonator 201a has been completed (step S11). Initially, the acceleration control switch 121a is opened and the mechanical shutter 15a is closed. If the frequency adjustment is not completed (step S11; NO), the acceleration control switch 121a is closed (step S12), the mechanical shutter 15a is opened (step S13), and the frequency adjustment of the crystal resonator 201a is started. It is determined whether or not the resonance frequency of the first crystal resonator 201a detected by the resonance frequency measurement unit 13 matches the target frequency (step S14).

目標周波数に一致していれば(ステップS14;Yes)、加速制御スイッチ121aを開く(ステップS15)。加速制御スイッチ121aを開くことにより、分割加速グリッド116aが電気的にフローティング状態となる。これにより、分割加速グリッド116bから照射されているイオンビームIbの強度に影響を殆ど与えることなく、分割加速グリッド116aから照射しているイオンビームIaが非常に弱くなる。   If it coincides with the target frequency (step S14; Yes), the acceleration control switch 121a is opened (step S15). By opening the acceleration control switch 121a, the divided acceleration grid 116a is in an electrically floating state. Thereby, the ion beam Ia irradiated from the divided acceleration grid 116a becomes very weak without substantially affecting the intensity of the ion beam Ib irradiated from the divided acceleration grid 116b.

さらに、ソレノイドを駆動して、シャッター15aを閉じ、第1の水晶振動子201aへのイオンビームIaの照射を完全に遮断する(ステップS16)。
一方、ステップS14で、共振周波数測定部13が検出した第1の水晶振動子201aの共振周波数が目標周波数に一致していないと判別されれば(ステップS14;No)、そのまま処理を継続して、加工を続ける。また、ステップS11で、第1の水晶振動子201aの周波数調整処理が終了していると判別されれば(ステップS11;Yes)、ステップS12〜S16をスキップする。
Further, the solenoid is driven, the shutter 15a is closed, and the irradiation of the ion beam Ia to the first crystal resonator 201a is completely blocked (step S16).
On the other hand, if it is determined in step S14 that the resonance frequency of the first crystal resonator 201a detected by the resonance frequency measurement unit 13 does not match the target frequency (step S14; No), the processing is continued as it is. Continue processing. If it is determined in step S11 that the frequency adjustment processing of the first crystal resonator 201a has been completed (step S11; Yes), steps S12 to S16 are skipped.

次に、制御部14は、第2の水晶振動子201bに関する周波数調整が終了したか否かを判別する(ステップS17)。当初は、加速制御スイッチ121bを開き機械シャッター15bを閉じておく。周波数調整が終了していなければ(ステップS17;NO)、加速制御スイッチ121bを閉じ(ステップS18)、機械シャッター15bを開いて(ステップS19)、水晶振動子201bの周波数調整を開始する。共振周波数測定部13が検出した第2の水晶振動子201bの共振周波数が目標周波数に一致したか否かを判別する(ステップS20)。   Next, the control unit 14 determines whether or not the frequency adjustment related to the second crystal resonator 201b has been completed (step S17). Initially, the acceleration control switch 121b is opened and the mechanical shutter 15b is closed. If the frequency adjustment is not completed (step S17; NO), the acceleration control switch 121b is closed (step S18), the mechanical shutter 15b is opened (step S19), and the frequency adjustment of the crystal resonator 201b is started. It is determined whether or not the resonance frequency of the second crystal resonator 201b detected by the resonance frequency measurement unit 13 matches the target frequency (step S20).

目標周波数に一致していれば(ステップS20;Yes)、加速制御スイッチ121bを開く(ステップS21)。加速制御スイッチ121bを開くことにより、分割加速グリッド116bが電気的にフローティング状態となる。これにより、分割加速グリッド116aから照射されているイオンビームIaの強度に影響を殆ど与えることなく、分割加速グリッド116bから照射しているイオンビームIbが非常に弱くなる。さらに、ソレノイドを駆動して、シャッター15bを閉じ、第2の水晶振動子201bへのイオンビームIbの照射を完全に遮断する(ステップS22)。   If it coincides with the target frequency (step S20; Yes), the acceleration control switch 121b is opened (step S21). By opening the acceleration control switch 121b, the divided acceleration grid 116b is in an electrically floating state. Thereby, the ion beam Ib irradiated from the divided acceleration grid 116b becomes very weak without substantially affecting the intensity of the ion beam Ia irradiated from the divided acceleration grid 116a. Further, the solenoid is driven to close the shutter 15b, and the irradiation of the ion beam Ib to the second crystal resonator 201b is completely blocked (step S22).

一方、ステップS20で、共振周波数測定部13が検出した第2の水晶振動子201bの共振周波数が目標周波数に一致していないと判別されれば(ステップS20;No)、そのまま処理を継続して、加工を続ける。また、ステップS17で、第2の水晶振動子201bの周波数調整処理が終了していると判別されれば(ステップS17;Yes)、ステップS18〜S22をスキップする。   On the other hand, if it is determined in step S20 that the resonance frequency of the second crystal resonator 201b detected by the resonance frequency measurement unit 13 does not match the target frequency (step S20; No), the processing is continued as it is. Continue processing. If it is determined in step S17 that the frequency adjustment processing of the second crystal resonator 201b has been completed (step S17; Yes), steps S18 to S22 are skipped.

最後に、第1の水晶振動子201aの加工と第2の水晶振動子201bの加工が共に終了したか否かを判別し(ステップS23)、終了していれば(ステップS23;Yes)、加工処理を終了して、搬出等の処理に移り、終了していなければ(ステップS23;No)、ステップS11に戻って金属電極のエッチング処理を継続する。   Finally, it is determined whether or not the processing of the first crystal resonator 201a and the processing of the second crystal resonator 201b have been completed (step S23), and if completed (step S23; Yes), the processing is performed. The process is terminated, and the process proceeds to a process such as unloading. If the process is not completed (step S23; No), the process returns to step S11 to continue the metal electrode etching process.

このようにして、イオンガン11から照射されるイオンビームIaとIbの強度を、加速制御スイッチ121a,121bのオン・オフにより制御して、各水晶振動子の加工を適切なタイミングで終了することができる。   In this way, the intensity of the ion beams Ia and Ib irradiated from the ion gun 11 is controlled by turning on / off the acceleration control switches 121a and 121b, and the processing of each crystal resonator can be terminated at an appropriate timing. it can.

次に、加速制御スイッチ121a、121bをオフすることにより、任意の一方のイオンビームIa又はIbの照射を抑えることができる点について、より詳細に説明する。   Next, the point that irradiation of any one ion beam Ia or Ib can be suppressed by turning off the acceleration control switches 121a and 121b will be described in more detail.

図5は、イオンガン11により得られるビーム電源の電圧300V、放電電源の電流100mAの条件下でのイオンビームIaとIbの電流密度分布を示す。本実施の形態では加工対象である水晶振動子201をイオンビームの引き出し口から25mm離間して配置するものとし、図5にはイオンビームの引き出し口から2mm離間した位置におけるイオン電流密度分布を示す。横軸にはイオンガンの中心と対向する位置を原点としたときの原点からの距離を示す。このグラフは2つある分割加速グリッド116aと116bのうち片側の電位をビーム電圧の−20%程度、即ち、ビーム電圧300Vに対し-60V一定とし、もう片側の電位を直流安定化電源で加速電位-60Vから徐々に上げていくように変化させた場合のビーム強度の変化を表したものである。   FIG. 5 shows the current density distribution of the ion beams Ia and Ib obtained under the conditions of the beam power supply voltage of 300 V and the discharge power supply current of 100 mA obtained by the ion gun 11. In this embodiment, the crystal resonator 201 to be processed is arranged 25 mm away from the ion beam extraction port, and FIG. 5 shows the ion current density distribution at a position 2 mm away from the ion beam extraction port. . The horizontal axis shows the distance from the origin when the position facing the center of the ion gun is the origin. This graph shows that the potential on one side of the two divided acceleration grids 116a and 116b is about -20% of the beam voltage, that is, -60V constant with respect to the beam voltage of 300V, and the potential on the other side is accelerated potential by a DC stabilized power supply. This shows the change in beam intensity when changing gradually from -60V.

図5から、片側のイオンビームのピークが加速電位の変化とともに下がっていることが分かる。更に、直流電源と切り離しフローティングとした時に最も良好なビームの遮断が行えた。
即ち、イオンガン11は、分割加速グリッド116a又は116bがフローティングになるように制御することにより、イオンビームIaとIbの照射と遮断とを独立に制御が可能であることがわかる。
From FIG. 5, it can be seen that the peak of the ion beam on one side decreases with the change in acceleration potential. Furthermore, the beam was cut off best when disconnected from the DC power supply and floated.
That is, it can be seen that the ion gun 11 can independently control irradiation and blocking of the ion beams Ia and Ib by controlling the divided acceleration grid 116a or 116b to be floating.

図6は、ビーム電源の電圧300V、放電電源の電流100mAの条件で、減速グリッド117に直流安定化電源を繋ぎ、減速グリッド117の電位を変えていった場合のイオンビームの強度の変化を示す。イオン電流密度はイオンビームの引き出し口から2mm離間した位置において測定した。図の横軸にはイオンガンの中心と対向する位置を原点としたときの原点からの距離を示す。なお、一方の分割加速グリッド116aの電位を-60V、もう一方の分割加速グリッド116bをフローティング、即ちイオンビームIaをオン、Ibをオフの状態とした。   FIG. 6 shows changes in the intensity of the ion beam when a DC stabilizing power source is connected to the deceleration grid 117 and the potential of the deceleration grid 117 is changed under the conditions of a beam power supply voltage of 300 V and a discharge power supply current of 100 mA. . The ion current density was measured at a position 2 mm away from the ion beam outlet. The horizontal axis of the figure shows the distance from the origin when the position facing the center of the ion gun is the origin. Note that the potential of one divided acceleration grid 116a was −60 V, the other divided acceleration grid 116b was floating, that is, the ion beam Ia was turned on and Ib was turned off.

その結果、イオン電流密度のピークは電位が0Vとなるところで最大の値を得た。また、オフとしたほうのビームの遮断特性は変わらない。従って、減速グリッド117をアースに繋ぐことで十分なビーム強度を得ることが出来ることが確認された。   As a result, the maximum value of the peak of the ion current density was obtained when the potential became 0V. Further, the cutoff characteristic of the beam that is turned off does not change. Therefore, it was confirmed that sufficient beam intensity can be obtained by connecting the deceleration grid 117 to the ground.

図7は、減速グリッド117を取り付けた場合と取り外した場合のイオン電流密度の分布を示す。イオン電流密度はイオンビームの引き出し口から25mm離間した位置において測定した。図の横軸にはイオンガンの中心と対向する位置を原点としたときの原点からの距離を示す。図6と同様に、イオンビームIaをオン、Ibをオフの状態とした。その結果、減速グリッド117をつけない場合、2つの分割加速グリッド116aと116bの電位差により生じる周辺の電界(イオンビームに直交する方向の電界)によってイオンビームIa,Ibの直進性が損なわれてしまい、加工対象である水晶振動子201位置におけるイオン電流密度が1/100程度に落ち込んでしまうが、減速グリッド117をつけることで実用上問題のない程度まで緩和されることが確認された。   FIG. 7 shows the distribution of ion current density when the deceleration grid 117 is attached and removed. The ion current density was measured at a position 25 mm away from the ion beam outlet. The horizontal axis of the figure shows the distance from the origin when the position facing the center of the ion gun is the origin. Similar to FIG. 6, the ion beam Ia was turned on and Ib was turned off. As a result, when the deceleration grid 117 is not attached, the linearity of the ion beams Ia and Ib is impaired by the peripheral electric field (electric field in the direction orthogonal to the ion beam) generated by the potential difference between the two divided acceleration grids 116a and 116b. The ion current density at the position of the crystal resonator 201 to be processed drops to about 1/100, but it was confirmed that the reduction grid 117 is alleviated to the extent that there is no practical problem.

さらに、複数のビーム孔群21を配置する場合に、そのピッチdとビーム幅との関係を求めた。図8は、図3に示すグリッドパターンを配するピッチと図5に示すビーム幅の関係を示す。図8に示すように、ピッチdとビーム幅とは線形の関係にあるといえる。ピッチとビーム幅の関係をこのような形で表せば容易であり、ビーム幅とピッチの関係は、イオンガンプラズマの発散角によっても変わるが、所望のビーム幅に対し、最適なピッチは0.5〜1倍の間の値である。   Further, when a plurality of beam hole groups 21 are arranged, the relationship between the pitch d and the beam width was obtained. FIG. 8 shows the relationship between the pitch of the grid pattern shown in FIG. 3 and the beam width shown in FIG. As shown in FIG. 8, it can be said that the pitch d and the beam width have a linear relationship. It is easy to express the relationship between the pitch and the beam width in this way, and the relationship between the beam width and the pitch varies depending on the divergence angle of the ion gun plasma, but the optimum pitch is 0.5 to 1 for a desired beam width. A value between times.

以上説明したように、この実施の形態にかかる周波数調整装置によれば、イオンガン11から複数のイオンビームを照射して、複数の水晶振動子201a、201bを並行して加工することができる。また、先に加工(調整)が終了した水晶振動子201a、201bに照射しているイオンビームIa,Ibを独立してオン・オフすることができる。従って、シャッター15a、15bの消耗を低減することが可能となり、パーティクルの発生を少なくすることができる。   As described above, according to the frequency adjusting apparatus according to this embodiment, a plurality of crystal beams 201a and 201b can be processed in parallel by irradiating a plurality of ion beams from the ion gun 11. Further, the ion beams Ia and Ib applied to the crystal resonators 201a and 201b that have been processed (adjusted) earlier can be turned on / off independently. Therefore, it is possible to reduce the consumption of the shutters 15a and 15b, and the generation of particles can be reduced.

さらに、必要とするビーム幅に対し、ビーム孔群21のピッチを0.5〜1倍の値に設定することにより、適切な幅のイオンビームを得ることができる。   Furthermore, an ion beam having an appropriate width can be obtained by setting the pitch of the beam hole group 21 to a value 0.5 to 1 times the required beam width.

また、高い周波数調整精度を得るためにシャッター15を高速とする必要がなくなり、シャッター構造をソレノイド式では無くエア駆動とすることも可能である。この場合、シャッター15の機械的な連結部分の摩擦やソレノイドコイルによる発熱がなくなるので、シャッター構造及び周辺の冷却構造の簡素化が可能となり、装置の空間効率が稼げるので装置の省スペース化が期待できる。   In addition, it is not necessary to increase the shutter 15 speed in order to obtain high frequency adjustment accuracy, and the shutter structure can be driven by air instead of the solenoid type. In this case, since the friction of the mechanical connection part of the shutter 15 and the heat generation by the solenoid coil are eliminated, the shutter structure and the surrounding cooling structure can be simplified, and the space efficiency of the apparatus can be increased, so that space saving of the apparatus is expected. it can.

上記実施の形態では、2本のイオンビームIa,Ibを生成照射するイオンガン11とそれを用いた周波数調整装置について説明したが、イオンガンが照射するイオンビームの数は任意である。例えば、図9に示すように、ビーム数を4とし、同時に加工する水晶振動子の数を4個としてもよい。   In the above embodiment, the ion gun 11 for generating and irradiating the two ion beams Ia and Ib and the frequency adjusting device using the ion gun 11 have been described. However, the number of ion beams irradiated by the ion gun is arbitrary. For example, as shown in FIG. 9, the number of beams may be four, and the number of crystal resonators to be processed simultaneously may be four.

この場合には、例えば、十分なイオンを生成するために、フィラメント数を図1の構成よりも増加し、加速グリッド116を、例えば、4分割し、それぞれに、ビーム孔群を形成する。また、各分割加速グリッド116a〜116dを、加速制御スイッチ121a〜121dを介して加速電源に接続する。このような構成とすれば、4つのイオンビームを生成して、水晶振動子201a〜201dを並行して加工し、さらに、加工が終了したイオンビームから順番に、対応する加速制御スイッチをオフすることによって、その照射を停止することができる。   In this case, for example, in order to generate sufficient ions, the number of filaments is increased from that in the configuration of FIG. Moreover, each division | segmentation acceleration grid 116a-116d is connected to an acceleration power supply via the acceleration control switches 121a-121d. With such a configuration, four ion beams are generated, the crystal resonators 201a to 201d are processed in parallel, and the corresponding acceleration control switch is turned off in order from the processed ion beam. The irradiation can be stopped.

さらに、イオンビームの数は、2,4に限定されず、任意であり、奇数でもよい。これらの場合に、加速グリッドは、例えば、図10(a)〜(c)に例示するように、任意のパターンで分割される。   Further, the number of ion beams is not limited to 2 and 4, and is arbitrary and may be an odd number. In these cases, the acceleration grid is divided in an arbitrary pattern, for example, as illustrated in FIGS.

また、上記実施の形態においては、分割加速グリッドに印加する電圧をオン・オフ(フローティング)することにより、イオンビームをオン・オフする例を示したが、各分割加速グリッドに印加する電圧を制御することにより、各イオンビームの強度を連続的又は段階的に(図5,図6に示すように)変化させるようにしてもよい。この場合、例えば、図11に示すように、スイッチ群に代えて、各分割加速グリッドに任意の電圧を印加する電圧制御部141を配置し、その出力電圧をマイクロコンピュータなどで制御するようにしてもよい。このような構成によれば、イオンビームのオン・オフだけでなく、異なったビーム強度での加工なども可能となる。
また、同一のイオンガンで複数の素子を同時調整するときに、素子毎に周波数調整レートを変えることができる。
In the above-described embodiment, the example in which the ion beam is turned on / off by turning on / off (floating) the voltage applied to the divided acceleration grid has been described. However, the voltage applied to each divided acceleration grid is controlled. By doing so, the intensity of each ion beam may be changed continuously or stepwise (as shown in FIGS. 5 and 6). In this case, for example, as shown in FIG. 11, instead of the switch group, a voltage control unit 141 for applying an arbitrary voltage to each divided acceleration grid is arranged, and the output voltage is controlled by a microcomputer or the like. Also good. According to such a configuration, not only on / off of the ion beam but also processing with different beam intensities can be performed.
Moreover, when simultaneously adjusting a plurality of elements with the same ion gun, the frequency adjustment rate can be changed for each element.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る周波数調整装置を図面を用いて説明する。本実施の形態の周波数調整装置が、第1の実施の形態の装置と異なる点は、周波数調整装置を構成するイオンガンの加速グリッドの面積が遮蔽グリッドの面積と比較し小さく形成される点にある。以下、第1の実施の形態と共通する部分については、同一の引用番号を付し、詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
A frequency adjustment apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The frequency adjustment device of the present embodiment is different from the device of the first embodiment in that the area of the acceleration grid of the ion gun constituting the frequency adjustment device is formed smaller than the area of the shielding grid. . Hereinafter, the same reference numerals are assigned to the parts common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

本実施の形態に係る周波数調整装置の構成例を図18に示す。本実施の形態の周波数調整装置は、第1の実施の形態と同様に、イオンガン51と、加工対象の水晶振動子を載置する載置部12と、水晶振動子の共振周波数を検出する共振周波数測定部13と、制御部14と、シャッター15と、から構成される。   FIG. 18 shows a configuration example of the frequency adjusting device according to the present embodiment. Similar to the first embodiment, the frequency adjusting device of the present embodiment includes an ion gun 51, a mounting unit 12 on which a crystal resonator to be processed is mounted, and a resonance that detects a resonance frequency of the crystal resonator. The frequency measuring unit 13, the control unit 14, and the shutter 15 are included.

イオンガン51は、2つのイオンビームIaとIbとを生成する装置であり、本体(チャンバ)111と、アノード(電極)112と、フィラメント113と、ガス導入部114と、遮蔽グリッド515と、加速グリッド516(516a,516b)と、減速グリッド517と、フィラメント電源131と、放電電源132と、ビーム電源133と、加速電源134と、ニュートラライザ125と、加速制御スイッチ121a,121bと、ビームスイッチ122,123と、を備える。   The ion gun 51 is a device that generates two ion beams Ia and Ib, and includes a main body (chamber) 111, an anode (electrode) 112, a filament 113, a gas introduction unit 114, a shielding grid 515, and an acceleration grid. 516 (516a, 516b), deceleration grid 517, filament power supply 131, discharge power supply 132, beam power supply 133, acceleration power supply 134, neutralizer 125, acceleration control switches 121a, 121b, beam switch 122, 123.

遮蔽グリッド515は、本体111のイオン射出面に配置され、ビーム孔(ビーム引き出し孔)部分を除いてイオンをチャンバ内に封じ込める。イオンガン51は、2ビームを出力するものであり、そのグリッドパターンは、図19(a)に示すような、2ビーム用の構成を有する。このグリッドパターンは、距離d2をおいて、ビーム孔群61が2つ形成された構成を有する。   The shielding grid 515 is disposed on the ion emission surface of the main body 111 and encloses ions in the chamber except for a beam hole (beam extraction hole) portion. The ion gun 51 outputs two beams, and its grid pattern has a structure for two beams as shown in FIG. This grid pattern has a configuration in which two beam hole groups 61 are formed at a distance d2.

加速グリッド516は、本体111のイオン射出面に遮蔽グリッド515から所定距離離間してほぼ平行に配置されている。加速グリッド516は、図19(b)に示すように、円板が2分割された形状を有する。換言すれば、加速グリッド516は、第1の実施の形態と同様に半円板状の分割加速グリッド516a,516bが2枚組み合わされた構造を有する。加速グリッド516には、図19(b)に示すように、遮蔽グリッド515に形成されたビーム孔611と重なる位置にビーム孔612が形成されている。加速グリッド516のビーム孔612の面積は、遮蔽グリッド515のビーム孔611の面積より小さく形成される。また、1つの分割加速グリッド516a、516bに1ビーム出力用のビーム孔群が配置される。   The acceleration grid 516 is disposed substantially parallel to the ion emission surface of the main body 111 at a predetermined distance from the shielding grid 515. As shown in FIG. 19B, the acceleration grid 516 has a shape in which a disc is divided into two. In other words, the acceleration grid 516 has a structure in which two semi-disc-shaped divided acceleration grids 516a and 516b are combined in the same manner as in the first embodiment. In the acceleration grid 516, as shown in FIG. 19B, beam holes 612 are formed at positions overlapping the beam holes 611 formed in the shielding grid 515. The area of the beam hole 612 of the acceleration grid 516 is formed smaller than the area of the beam hole 611 of the shielding grid 515. In addition, a beam hole group for outputting one beam is arranged in one divided acceleration grid 516a, 516b.

減速グリッド517は、本体111のイオン射出面に加速グリッド516に近接してかつ離間してほぼ平行に配置されている。減速グリッド517は、図19(a)に示すように、遮蔽グリッド515と同一の構成を有する。本実施の形態では、減速グリッド517のビーム孔613の面積は、遮蔽グリッド515のビーム孔611の面積とほぼ同じに形成される。減速グリッド517は、アースに接続されており、分割加速グリッド516aと分割加速グリッド516bとの間の電位差により両分割加速グリッド間に生ずる空間の電界(イオンビーム直交方向の電界)を遮蔽し、分割加速グリッド516aと516b間の相互作用を減ずる機能を有する。   The deceleration grid 517 is disposed substantially parallel to the ion emission surface of the main body 111 close to and away from the acceleration grid 516. The deceleration grid 517 has the same configuration as the shielding grid 515 as shown in FIG. In the present embodiment, the area of the beam hole 613 of the deceleration grid 517 is formed to be approximately the same as the area of the beam hole 611 of the shielding grid 515. The deceleration grid 517 is connected to the ground, shields the electric field in the space (electric field in the ion beam orthogonal direction) generated between the two divided acceleration grids by the potential difference between the divided acceleration grid 516a and the divided acceleration grid 516b. It has a function of reducing the interaction between the acceleration grids 516a and 516b.

また、本実施の形態では、遮蔽グリッド515と加速グリッド516と減速グリッド517とは、図20に示すように、ほぼ平行にそれぞれ離間して配置されている。遮蔽グリッド515と加速グリッド516との離間する距離と、加速グリッド516と減速グリッド517との離間する距離とは、ほぼ同じであり、具体的に本実施の形態では、ビーム孔の径とほぼ同じ距離離間して配置されている。また、特に本実施の形態では、図20に示すように、遮蔽グリッド515に設けられたビーム孔611の面積と、減速グリッド517に設けられたビーム孔613の面積とは、ほぼ同じ大きさに形成されるが、加速グリッド516に設けられたビーム孔612の面積は、ビーム孔611の面積より小さく形成される。   Further, in the present embodiment, the shielding grid 515, the acceleration grid 516, and the deceleration grid 517 are spaced apart from each other substantially in parallel as shown in FIG. The separation distance between the shielding grid 515 and the acceleration grid 516 and the separation distance between the acceleration grid 516 and the deceleration grid 517 are substantially the same. Specifically, in the present embodiment, the distance is substantially the same as the diameter of the beam hole. They are spaced apart. In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 20, the area of the beam hole 611 provided in the shielding grid 515 and the area of the beam hole 613 provided in the deceleration grid 517 are substantially the same size. Although formed, the area of the beam hole 612 provided in the acceleration grid 516 is formed smaller than the area of the beam hole 611.

本実施の形態では、加速グリッド516のビーム孔612の面積は、以下に詳細に説明するように、遮蔽グリッド515のビーム孔611の面積に対し0.2〜0.8倍に形成される。このように、加速グリッド516のビーム孔612を、遮蔽グリッド515のビーム孔611と比較し小さく形成することにより、分割加速グリッド516a,516bのいずれか一方がオフされているとき、他方の分割加速グリッドからのビームの漏れを良好に抑制することができる。   In the present embodiment, the area of the beam hole 612 of the acceleration grid 516 is formed 0.2 to 0.8 times the area of the beam hole 611 of the shielding grid 515 as will be described in detail below. Thus, by forming the beam hole 612 of the acceleration grid 516 to be smaller than the beam hole 611 of the shielding grid 515, when one of the divided acceleration grids 516a and 516b is turned off, the other divided acceleration is performed. The leakage of the beam from the grid can be suppressed satisfactorily.

図21にビーム電源の電圧を900V、放電電源の電流を650mAとし、遮蔽グリッド515及び減速グリッド517の各ビーム孔611,613の径をφ1.1mmの円形とし、加速グリッドの各ビーム孔の径をφ1.1mm、φ1.0mm、φ0.8mm、φ0.6mm、φ0.4mmの円形とした場合のイオン電流密度の分布を示す。イオンビームは、図6と同様にIaをオン、Ibをオフとした。なお、図21に示す横軸は、イオンガンの中心と対向する位置を原点としたときの原点からの距離を示し、縦軸は、各加速グリッドの孔径において得られるイオン電流密度分布の最大値に対する強度をパーセントで示したものである。   FIG. 21 shows that the beam power supply voltage is 900 V, the discharge power supply current is 650 mA, the diameters of the beam holes 611 and 613 of the shielding grid 515 and the deceleration grid 517 are φ1.1 mm, and the diameter of each beam hole of the acceleration grid is shown. Is a distribution of ion current density in a case of a circle of φ1.1 mm, φ1.0 mm, φ0.8 mm, φ0.6 mm, and φ0.4 mm. In the ion beam, Ia was turned on and Ib was turned off as in FIG. The horizontal axis shown in FIG. 21 indicates the distance from the origin when the position facing the center of the ion gun is the origin, and the vertical axis is the maximum value of the ion current density distribution obtained at the hole diameter of each acceleration grid. Intensity is expressed as a percentage.

このようにビーム電圧が高い場合、プラズマと減速グリッド間の電位差により生ずる電界により、イオンビームIbが完全にゼロにならず、漏れのビームが生ずる。例えば、図21に示すように加速グリッドのビーム孔と遮蔽グリッドのビーム孔が同じであるφ1.1mmの場合、イオンビームIaに対し、Ibは40%程度であり、漏れのビームが生じていることが分かる。しかし、加速グリッドの内径をφ1.0mm、φ0.8mm、φ0.6mm、φ0.4mmと小さくしていくと、徐々にイオンビームの漏れが減少し、φ0.6mmとφ0.4mmでは、5%程度まで減少することがわかる。従って、図21から明らかなように、加速グリッドのビーム孔を遮蔽グリッドのビーム孔と比較し、小さく形成するとプラズマと減速グリッド間の電位差により生ずる電界が軽減され、イオンビームの漏れを減少させることができる。   When the beam voltage is high in this way, the ion beam Ib is not completely zero due to the electric field generated by the potential difference between the plasma and the deceleration grid, and a leaking beam is generated. For example, as shown in FIG. 21, in the case of φ1.1 mm where the beam hole of the acceleration grid and the beam hole of the shielding grid are the same, Ib is about 40% with respect to the ion beam Ia, and a leakage beam is generated. I understand that. However, when the inner diameter of the accelerating grid is reduced to φ1.0 mm, φ0.8 mm, φ0.6 mm, and φ0.4 mm, the leakage of the ion beam gradually decreases, and at φ0.6 mm and φ0.4 mm, 5% It can be seen that it decreases to the extent. Therefore, as is clear from FIG. 21, the beam hole of the acceleration grid is compared with the beam hole of the shielding grid, and if it is formed small, the electric field generated by the potential difference between the plasma and the deceleration grid is reduced, and ion beam leakage is reduced. Can do.

次に、図21と同様にビーム電源の電圧900V、放電電源の電流650mAの条件下で、遮蔽グリッド515及び減速グリッド517の各ビーム孔611,613の径をφ1.1mmの円形とし、加速グリッドの各ビーム孔の径をφ1.1mm、φ1.0mm、φ0.8mm、φ0.6
mm、φ0.4mmの円形とした場合のイオンビームIaとIbとのイオン電流密度の比を図22に示す。なお、イオンビームIbはオフ状態である。図22では、横軸を遮蔽グリッドのビーム孔面積に対する加速グリッドのビーム孔面積をビーム孔面積比とし、縦軸をイオン電流密度Iaに対するIbの比(Ib/Ia)として示す。
Next, as in FIG. 21, under the conditions of a beam power supply voltage of 900 V and a discharge power supply current of 650 mA, the diameters of the beam holes 611 and 613 of the shielding grid 515 and the deceleration grid 517 are made to be circular of φ1.1 mm, and The diameter of each beam hole is φ1.1mm, φ1.0mm, φ0.8mm, φ0.6
FIG. 22 shows the ratio of the ion current density between the ion beams Ia and Ib in the case of a circle of mm and φ0.4 mm. The ion beam Ib is in an off state. In FIG. 22, the horizontal axis represents the beam hole area of the acceleration grid with respect to the beam hole area of the shielding grid, and the vertical axis represents the ratio of Ib to the ion current density Ia (Ib / Ia).

図22からは、遮蔽グリッドのビーム孔面積に対する加速グリッドのビーム孔面積の比が、30%以下ではほぼIb/Iaは5%程度の横ばいであり、30%を超えると徐々にIb/Iaがほぼ直線的に増加し、100%に至るとIb/Iaは40%程度に至ることが分かる。本実施の形態のように水晶振動子を加工する場合等、イオンビームがオフされている側の加工対象物に影響を及ぼさないよう、オフ側のイオンビームの電流密度のオン側の電流密度に対する比は、25%以下であることが好ましい。従って、図22に示すグラフから遮蔽グリッドのビーム孔面積に対し、加速グリッドのビーム孔径は80%以下に設定すれば良いことが分かる。   From FIG. 22, when the ratio of the beam hole area of the accelerating grid to the beam hole area of the shielding grid is 30% or less, Ib / Ia is almost flat at about 5%, and when it exceeds 30%, Ib / Ia gradually increases. It increases almost linearly, and when it reaches 100%, Ib / Ia reaches about 40%. When processing a crystal resonator as in the present embodiment, the current density of the off-side ion beam with respect to the on-side current density is not affected so as not to affect the workpiece on the side where the ion beam is off. The ratio is preferably 25% or less. Therefore, it can be seen from the graph shown in FIG. 22 that the beam hole diameter of the acceleration grid should be set to 80% or less with respect to the beam hole area of the shielding grid.

次に、図23は、図22に示すグラフと同一の条件の下で、イオンビームIa,Ibともにオン状態とした際の電流密度を示すグラフである。図23では、横軸にビーム孔の面積比をとり、縦軸として、Ia、Ibをともにオン状態としたときのイオン電流密度をとっている。   Next, FIG. 23 is a graph showing the current density when both the ion beams Ia and Ib are turned on under the same conditions as the graph shown in FIG. In FIG. 23, the horizontal axis represents the area ratio of the beam holes, and the vertical axis represents the ion current density when both Ia and Ib are turned on.

図23から、ビーム孔の面積比が30%まではイオン電流密度は8mA/cm2以上を維持しているが、20%以下になるとイオン電流密度が著しく低下してしまうことがわかる。特に、ビーム電源の電圧900Vの条件では、実用上、イオン電流密度は6mA/cm2以上が必要であり、ビーム孔の面積比が小さすぎると、その値を下回ってしまい、装置の処理速度に遅れが生じる。従って、イオンビームの十分な強度を得るためには、ビーム孔の面積比を20%以上にすることが必要であるといえる。 From FIG. 23, it is understood that the ion current density is maintained at 8 mA / cm 2 or more until the area ratio of the beam holes is 30%, but the ion current density is remarkably lowered when it is 20% or less. In particular, under the condition of a beam power supply voltage of 900V, the ion current density is required to be 6 mA / cm 2 or more practically. If the area ratio of the beam holes is too small, it will be lower than that value, and the processing speed of the apparatus will be reduced. There is a delay. Therefore, it can be said that the area ratio of the beam holes needs to be 20% or more in order to obtain a sufficient intensity of the ion beam.

このように、イオンビームの漏れを抑制する効果を得るためには加速グリッドのビーム孔を小さく形成することが好ましいが、ビーム孔を小さく形成しすぎるとオン状態のイオンビームの強度を弱める結果となる。従って、オフ状態の漏れを抑制し、更にオン状態の電流強度を確保するためには、各ビーム孔の面積比を0.2〜0.8倍に設定するのが好ましい。なお、本実施の形態内では、ビーム電源電圧900Vの場合を例に示しているが、これ以外の電源電圧でも同様に、ビームの漏れを抑制し且つイオンビームの強度を確保するためにはビーム孔の面積比を0.2〜0.8倍とすることが好ましい。   Thus, in order to obtain the effect of suppressing the leakage of the ion beam, it is preferable to make the beam hole of the acceleration grid small. However, if the beam hole is made too small, the intensity of the ion beam in the on state is weakened. Become. Therefore, it is preferable to set the area ratio of each beam hole to 0.2 to 0.8 times in order to suppress the leakage in the off state and further ensure the current intensity in the on state. In this embodiment, the beam power supply voltage is 900V as an example. However, in order to suppress the leakage of the beam and to secure the ion beam intensity, the power supply voltage is not limited to this. The area ratio of the holes is preferably 0.2 to 0.8 times.

このように本実施の形態の周波数調整装置では、加速グリッドのビーム孔を遮蔽グリッドのビーム孔に対し小さく形成することにより、オン側のイオン電流密度の強度を損なうことなく、オフ側のイオンビームの漏れを抑制することができるため、イオンビームの良好なオン・オフ特性を得ることができる。   As described above, in the frequency adjusting device according to the present embodiment, the beam hole of the acceleration grid is formed smaller than the beam hole of the shielding grid, so that the ion beam density on the off side can be reduced without deteriorating the intensity of the ion current density on the on side. Therefore, it is possible to obtain a good on / off characteristic of the ion beam.

また、本実施の形態では、2本のイオンビームIa,Ibを生成照射するイオンガン11を例に挙げたが、イオンガンが照射するイオンビームの数は任意である。2,4に限定されず、任意であり、奇数でもよい。また、本実施の形態でも、分割加速グリッドに印加する電圧をオン・オフ(フローティング)することにより、イオンビームをオン・オフする場合に限られず、各分割加速グリッドに印加する電圧を制御することにより、各イオンビームの強度を連続的又は段階的に(図5,図6に示すように)変化させるようにしてもよい。また、同一のイオンガンで複数の素子を同時調整するときに、素子毎に周波数調整レートを変えることができる。   In the present embodiment, the ion gun 11 that generates and irradiates the two ion beams Ia and Ib is taken as an example, but the number of ion beams that the ion gun irradiates is arbitrary. It is not limited to 2 and 4, and is arbitrary and may be an odd number. Also in this embodiment, the voltage applied to each divided acceleration grid is controlled by turning on / off (floating) the voltage applied to the divided acceleration grid, not limited to the case where the ion beam is turned on / off. Thus, the intensity of each ion beam may be changed continuously or stepwise (as shown in FIGS. 5 and 6). Moreover, when simultaneously adjusting a plurality of elements with the same ion gun, the frequency adjustment rate can be changed for each element.

本実施の形態では、加速グリッドに形成されたビーム孔群が、遮蔽グリッドに形成されたビーム孔群に対応し、加速グリッドのビーム孔が全て、対応する遮蔽グリッドのビーム孔よりも小さいものとするが、加速グリッドのビーム孔の少なくとも一つが対応する遮蔽グリッドのビーム孔より小さければよい。例えば、ビーム孔群の中心部のみ加速グリッドのビーム孔が遮蔽グリッドのビーム孔よりも小さく、ビーム孔群の周縁部は加速グリッドと遮蔽グリッドと等しい大きさとすることも考えられる。   In this embodiment, the beam hole group formed in the acceleration grid corresponds to the beam hole group formed in the shielding grid, and the beam holes of the acceleration grid are all smaller than the beam holes of the corresponding shielding grid. However, it is sufficient that at least one of the beam holes of the acceleration grid is smaller than the beam hole of the corresponding shielding grid. For example, the beam hole of the acceleration grid may be smaller than the beam hole of the shielding grid only at the center of the beam hole group, and the peripheral part of the beam hole group may have the same size as the acceleration grid and the shielding grid.

なお、この発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更及び応用が可能である。例えば、上記実施の形態においては、水晶振動子の金属電極をエッチングすることにより、その共振周波数を調整(変更)する調整装置を例にこの発明を説明したが、エッチング及び調整の対象は任意である。例えば、水晶振動子以外の圧電デバイスの電極をエッチングする場合に適用可能である。また、エッチングの対象物やその材質は任意であり、例えば、金属、半導体、樹脂等をエッチングすることができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change and application are possible. For example, in the above embodiment, the present invention has been described by taking an example of an adjustment device that adjusts (changes) the resonance frequency by etching a metal electrode of a crystal resonator. However, the object of etching and adjustment is arbitrary. is there. For example, the present invention can be applied when etching electrodes of piezoelectric devices other than a crystal resonator. Further, an object to be etched and its material are arbitrary, and for example, metal, semiconductor, resin and the like can be etched.

また、上記実施の形態においては、スパッタ用のイオンとしてArイオンを使用したが、他のイオンを使用することも当然可能である。また、イオンに限定されず、電子にも適用することができる。   In the above embodiment, Ar ions are used as sputtering ions, but other ions can naturally be used. Further, the present invention is not limited to ions and can be applied to electrons.

また、上述した各実施の形態では、各ビーム孔の群が多孔で構成される例のみを示したが、単孔でも実施可能である。また、各ビーム孔の平面形状は円径に限られず、楕円形、多角形であっても良い。   Further, in each of the above-described embodiments, only an example in which each group of beam holes is configured to be porous is shown, but the present invention can also be implemented with a single hole. Further, the planar shape of each beam hole is not limited to a circular diameter, and may be an ellipse or a polygon.

本発明の第1の実施の形態に係る周波数調整装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a frequency adjustment device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す周波数調整装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the frequency adjusting device shown in FIG. 本発明の第1の実施の形態に係るグリッドの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the grid which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 制御部の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of a control part. 分割加速グリッドに印加する電圧とイオンビーム強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the voltage applied to a division | segmentation acceleration grid, and ion beam intensity. 減速グリッドに印加する電圧とイオンビーム強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the voltage applied to a deceleration grid, and ion beam intensity. 減速グリッドの有無とイオンビーム強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the presence or absence of a deceleration grid, and ion beam intensity. グリッドピッチとイオンビームの幅との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a grid pitch and the width | variety of an ion beam. イオンビームの数を4としたときの装置構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an apparatus structure when the number of ion beams is set to 4. 加速グリッドのパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pattern of an acceleration grid. イオンビームの強度を可変できる構成としたときの装置構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an apparatus structure when setting it as the structure which can change the intensity | strength of an ion beam. 従来の1ビーム型の周波数調整装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional 1 beam type frequency adjusting device. 図12の装置で使用する加速グリッドのパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pattern of the acceleration grid used with the apparatus of FIG. 図12の装置で照射されるイオンビームの電流密度の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the current density of the ion beam irradiated with the apparatus of FIG. 従来の2ビーム型の周波数調整装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional 2 beam type frequency adjustment apparatus. 図15の装置で使用する遮蔽グリッドと加速グリッドのパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pattern of the shielding grid and acceleration grid which are used with the apparatus of FIG. 図15の装置で照射されるイオンビームの電流密度の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the current density of the ion beam irradiated with the apparatus of FIG. 本発明の第2の実施の形態に係る周波数調整装置の全体構成図である。It is a whole block diagram of the frequency adjustment apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るグリッドの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the grid which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図19に示すグリッドのXX−XX線断面図である。It is the XX-XX sectional view taken on the line of the grid shown in FIG. 加速グリッドの径を変化させた際の電流密度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the current density at the time of changing the diameter of an acceleration grid. ビーム孔の面積比に対するイオンビームの強度の比(Ib/Ia)の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the ratio (Ib / Ia) of the intensity | strength of an ion beam with respect to the area ratio of a beam hole. ビーム孔の面積比に対するイオンビーム強度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the ion beam intensity with respect to the area ratio of a beam hole.

符号の説明Explanation of symbols

11,51 イオンガン
12 載置部
13 共振周波数測定部
14 制御部
15 シャッター
15a、15b シャッター
21,61 ビーム孔群
111 本体(チャンバ)
112 アノード(電極)
113 フィラメント
114 ガス導入部
115,515 遮蔽グリッド
116,516 加速グリッド
116a〜116d,516a,516b 分割加速グリッド
117,517 減速グリッド
121a〜121d 加速制御スイッチ
122,123 ビームスイッチ
125 ニュートラライザ
131 フィラメント電源
132 放電電源
133 ビーム電源
134 加速電源
201a〜201d 水晶振動子
211,611 ビーム孔
Ia,Ib イオンビーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11,51 Ion gun 12 Mounting part 13 Resonance frequency measurement part 14 Control part 15 Shutter 15a, 15b Shutter 21, 61 Beam hole group 111 Main body (chamber)
112 Anode (electrode)
113 Filament 114 Gas introduction part 115,515 Shielding grid 116,516 Acceleration grid 116a-116d, 516a, 516b Division acceleration grid 117,517 Deceleration grid 121a-121d Acceleration control switch 122,123 Beam switch 125 Neutralizer 131 Filament power supply 132 Discharge Power supply 133 Beam power supply 134 Acceleration power supplies 201a to 201d Crystal resonators 211 and 611 Beam holes Ia and Ib Ion beam

Claims (11)

荷電粒子を照射する荷電粒子照射装置であって、
荷電粒子を生成する荷電粒子生成手段と、
前記荷電粒子生成手段で生成された荷電粒子を引き出して荷電粒子ビームを出力する複数の分割加速グリッドを有する加速グリッドと、
前記加速グリッドと前記荷電粒子生成手段との間に配置された遮蔽グリッドと、
前記加速グリッドの前記荷電粒子ビームが出力される側に配置され、前記分割加速グリッド間に生ずる電界を遮蔽するための導電性の減速グリッドと、
前記分割加速グリッドの電位を個々に制御することにより、対応する荷電粒子ビームの強度を独立に制御する制御手段と、
を備え、
前記分割加速グリッドは、それぞれ板状であり、
前記分割加速グリッドには、それぞれに複数のビーム孔からなるビーム孔群が形成されており、前記分割加速グリッドはそれぞれ独立して電圧が印加されており、各前記分割加速グリッドは、全体がそれぞれ所定の電位とされることを特徴とする荷電粒子照射装置。
A charged particle irradiation apparatus for irradiating charged particles,
Charged particle generating means for generating charged particles;
An acceleration grid having a plurality of divided acceleration grids for extracting the charged particles generated by the charged particle generation means and outputting a charged particle beam;
A shielding grid disposed between the acceleration grid and the charged particle generating means;
A conductive decelerating grid disposed on a side of the accelerating grid from which the charged particle beam is output and shielding an electric field generated between the divided accelerating grids;
Control means for independently controlling the intensity of the corresponding charged particle beam by individually controlling the potential of the divided acceleration grid;
With
Each of the divided acceleration grids is plate-shaped,
Each of the divided acceleration grids is formed with a group of beam holes each composed of a plurality of beam holes, and each of the divided acceleration grids is independently applied with a voltage. A charged particle irradiation apparatus having a predetermined potential.
前記遮蔽グリッドに複数のビーム孔からなるビーム孔群が形成され、前記分割加速グリッドに形成された少なくとも一つの前記ビーム孔の面積が、前記遮蔽グリッドに形成された対応する前記ビーム孔の面積より小さいことを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子照射装置。   A beam hole group consisting of a plurality of beam holes is formed in the shielding grid, and an area of at least one of the beam holes formed in the divided acceleration grid is larger than an area of the corresponding beam hole formed in the shielding grid. The charged particle irradiation apparatus according to claim 1, wherein the charged particle irradiation apparatus is small. 前記分割加速グリッドの少なくとも一つの前記ビーム孔の面積が、前記遮蔽グリッドの対応する前記ビーム孔の面積の0.2〜0.8倍に形成されることを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子照射装置。   The area of at least one of the beam holes of the divided acceleration grid is formed to be 0.2 to 0.8 times the area of the beam hole corresponding to the shielding grid. Charged particle irradiation device. 前記制御手段は、前記分割加速グリッドを独立してフローティング電位に制御することにより、対応する荷電粒子ビームを遮断する、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の荷電粒子照射装置。   4. The charged particle according to claim 1, wherein the control unit blocks the corresponding charged particle beam by independently controlling the divided acceleration grid to a floating potential. 5. Irradiation device. 前記制御手段は、各前記分割加速グリッドと電源との間に個々に設置されたスイッチ回路と、前記スイッチ回路を個別にオン・オフする手段とを備えることを特徴とする請求項4に記載の荷電粒子照射装置。   The said control means is provided with the switch circuit separately installed between each said division | segmentation acceleration grid and a power supply, and the means to turn on and off the said switch circuit separately, The said control circuit is characterized by the above-mentioned. Charged particle irradiation device. 前記減速グリッドが真空槽と同電位であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の荷電粒子照射装置。   The charged particle irradiation apparatus according to claim 1, wherein the deceleration grid has the same potential as that of the vacuum chamber. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の荷電粒子照射装置であって、
前記荷電粒子ビームを照射して加工する被加工物を配置する配置手段を更に備え、
前記分割加速グリッドに配される前記ビーム孔群どうしの間隔は、前記配置手段により配置された被加工物どうしの配置間隔に対し0.5倍〜1.0倍に形成されている、ことを特徴とする荷電粒子照射装置。
The charged particle irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 6,
An arrangement means for arranging a workpiece to be processed by irradiation with the charged particle beam;
The interval between the beam hole groups arranged in the divided acceleration grid is formed to be 0.5 to 1.0 times the arrangement interval between the workpieces arranged by the arrangement means. Characterized charged particle irradiation apparatus.
複数の前記分割加速グリッドによって、全体で荷電粒子射出面を覆い、又は複数の前記分割加速グリッドは、全体で該荷電粒子射出面に相当する面積を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の荷電粒子照射装置。   8. The charged particle emission surface is entirely covered by the plurality of divided acceleration grids, or the plurality of divided acceleration grids have an area corresponding to the charged particle emission surface as a whole. The charged particle irradiation apparatus of any one of Claims. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の荷電粒子照射装置から構成されるイオンガンと、
圧電デバイスを複数個配置する配置手段と、
前記配置手段により配置された複数の圧電デバイスの共振周波数を判別する共振周波数判別手段と、
を備え、
前記共振周波数判別手段により前記配置手段により配置された複数の該圧電デバイスの共振周波数をモニタしながら、並行して該複数の該圧電デバイスにイオンビームを照射して各圧電デバイスの少なくとも一部をエッチングすることにより複数の該圧電デバイスの共振周波数を調整する、ことを特徴とする周波数調整装置。
And ion gun constructed from a charged particle irradiation system according to any one of claims 1 to 8,
An arrangement means for arranging a plurality of piezoelectric devices;
Resonance frequency discrimination means for discriminating resonance frequencies of a plurality of piezoelectric devices arranged by the arrangement means;
With
At least a part of each piezoelectric device is irradiated by irradiating the plurality of piezoelectric devices with an ion beam in parallel while monitoring the resonance frequency of the plurality of piezoelectric devices arranged by the arranging means by the resonance frequency determining means. A frequency adjusting apparatus that adjusts resonance frequencies of the plurality of piezoelectric devices by etching.
所定の容器にプラズマを生成し、
該プラズマに隣接して複数の分割加速グリッドを有する加速グリッドを配置し、
前記加速グリッドと前記荷電粒子生成手段との間に配置された遮蔽グリッドを配置し、
前記加速グリッドの前記荷電粒子ビームが出力される側に配置され、前記分割加速グリッド間に生ずる電界を遮蔽するための導電性の減速グリッドを配置し、
各前記分割加速グリッドに、電圧を印加して荷電粒子を引き出す方向に電圧勾配を形成して、前記プラズマ中の荷電粒子を射出させ、
各前記分割加速グリッドの電圧を独立して制御することにより、射出させた荷電粒子の電流密度分布を制御し、
前記分割加速グリッドは、それぞれ板状とし、
前記分割加速グリッドには、それぞれに複数のビーム孔からなるビーム孔群を形成し、前記分割加速グリッドはそれぞれ独立して電圧が印加されており、各前記分割加速グリッドの全体をそれぞれ所定の電位とすることを特徴とする荷電粒子制御方法。
Generate plasma in a given container,
Arranging an acceleration grid having a plurality of divided acceleration grids adjacent to the plasma;
Arranging a shielding grid arranged between the acceleration grid and the charged particle generating means;
A conductive decelerating grid disposed on the side of the accelerating grid where the charged particle beam is output and shielding an electric field generated between the divided accelerating grids;
A voltage gradient is formed in a direction in which charged particles are extracted by applying a voltage to each of the divided acceleration grids, and charged particles in the plasma are ejected,
By controlling the voltage of each of the divided acceleration grids independently, the current density distribution of the injected charged particles is controlled,
Each of the divided acceleration grids has a plate shape,
A beam hole group consisting of a plurality of beam holes is formed on each of the divided acceleration grids, and a voltage is applied to each of the divided acceleration grids independently. The charged particle control method characterized by these.
複数の前記分割加速グリッドによって、全体で荷電粒子射出面を覆い、又は複数の前記分割加速グリッドは、全体で該荷電粒子射出面に相当する面積を有することを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子制御方法。 A plurality of the divided accelerator grid, total cover the charged particle emitting surface, or a plurality of the divided acceleration grid, according to claim 1 0, characterized in that having an area corresponding to the charged particle emitting surface in the whole Charged particle control method.
JP2006320764A 2006-02-15 2006-11-28 Charged particle irradiation apparatus and charged particle control method Active JP5298421B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006320764A JP5298421B2 (en) 2006-02-15 2006-11-28 Charged particle irradiation apparatus and charged particle control method
US11/946,170 US7626180B2 (en) 2006-11-28 2007-11-28 Charged particle beam apparatus, method for controlling charged particle, and frequency adjustment apparatus
KR1020070122184A KR20080048433A (en) 2006-11-28 2007-11-28 Charged particle beam apparatus, method for controlling charged particle, and frequency adjustment apparatus

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006037496 2006-02-15
JP2006037496 2006-02-15
JP2006320764A JP5298421B2 (en) 2006-02-15 2006-11-28 Charged particle irradiation apparatus and charged particle control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007250523A JP2007250523A (en) 2007-09-27
JP5298421B2 true JP5298421B2 (en) 2013-09-25

Family

ID=38594562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006320764A Active JP5298421B2 (en) 2006-02-15 2006-11-28 Charged particle irradiation apparatus and charged particle control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5298421B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5555934B2 (en) * 2008-03-04 2014-07-23 株式会社昭和真空 Charged particle irradiation apparatus, frequency adjustment apparatus using the same, and charged particle control method
JP5906505B2 (en) * 2012-03-22 2016-04-20 株式会社昭和真空 Piezoelectric element frequency measuring method, frequency adjusting method, and piezoelectric element manufacturing method
US8497486B1 (en) * 2012-10-15 2013-07-30 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Ion source having a shutter assembly
US20190148109A1 (en) 2017-11-10 2019-05-16 Lam Research Corporation Method and Apparatus for Anisotropic Pattern Etching and Treatment
CN114724914A (en) * 2021-01-04 2022-07-08 江苏鲁汶仪器有限公司 Plasma density control system and method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4523971A (en) * 1984-06-28 1985-06-18 International Business Machines Corporation Programmable ion beam patterning system
JPH0727767B2 (en) * 1985-07-12 1995-03-29 日新電機株式会社 Ion processing device
JPH0746588B2 (en) * 1986-09-09 1995-05-17 日本電信電話株式会社 Microwave ion source
EP0339554A3 (en) * 1988-04-26 1989-12-20 Hauzer Holding B.V. High-frequency ion beam source
JP3513474B2 (en) * 2000-09-05 2004-03-31 株式会社昭和真空 Large diameter ion source
JP2002100297A (en) * 2000-09-25 2002-04-05 Hiroshi Saeki Method and device for producing ions
JP4048254B2 (en) * 2004-09-30 2008-02-20 株式会社昭和真空 Ion gun and frequency adjustment device for piezoelectric element using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007250523A (en) 2007-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI394196B (en) Ion source apparatus and cleaning optimized method thereof
US5174875A (en) Method of enhancing the performance of a magnetron sputtering target
JP5298421B2 (en) Charged particle irradiation apparatus and charged particle control method
KR20080048433A (en) Charged particle beam apparatus, method for controlling charged particle, and frequency adjustment apparatus
US9443700B2 (en) Electron beam plasma source with segmented suppression electrode for uniform plasma generation
WO2008010943A2 (en) Hybrid rf capacitively and inductively coupled plasma source using multifrequency rf powers and methods of use thereof
KR20070010628A (en) Plasma reactor having multiple antenna structure
JP5555934B2 (en) Charged particle irradiation apparatus, frequency adjustment apparatus using the same, and charged particle control method
CN100503892C (en) Ion source
US8698400B2 (en) Method for producing a plasma beam and plasma source
JP2021073378A (en) Pvd apparatus
KR20210110192A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2008028360A (en) Ion implantation device using plasma
KR20110103950A (en) Sputtering device and sputtering method
KR101665935B1 (en) A manufacturing apparatus using ion-beam with electrodes for leveling 2-dimension distribution of ion-beam charge density and a substrate manufacturing method therewith.
CN113846317B (en) Ionization chamber, radio frequency ion source and control method thereof
EP4266348A1 (en) Ion source device with adjustable plasma density
CN113903644B (en) Baffle for ion beam etching cavity
JP4450429B2 (en) Plasma generator
JP2005268235A (en) Ion beam irradiation device and ion bean irradiation method
JP4048254B2 (en) Ion gun and frequency adjustment device for piezoelectric element using the same
US20170140900A1 (en) Uniform low electron temperature plasma source with reduced wafer charging and independent control over radical composition
US11120970B2 (en) Ion implantation system
KR101784387B1 (en) Plasma chamber being capable of controlling the homogenization of plasma potential distribution for a charged particle beam output apparatus
EP4404237A1 (en) Plasma uniformity control system using multi-pulsing and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090928

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120516

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120522

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120723

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130528

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130603

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5298421

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250